Эволюция криолитозоны при различных климатических ситуациях

Программа дисциплины «Эволюция криолитозоны при различных климатических ситуациях»
Автор: д.г.н., с.н.с. Н.А.Шполянская
Цель: ознакомить студентов
– с теоретическими проблемами, касающимися криолитозоны Земли, ее возникновения и дальнейшего существования, как продукта
устойчиво холодного климата;
– с современными проблемами глобальных изменений климата (в естественном ходе и под влиянием антропогенных факторов) и его
взаимосвязи с вечной мерзлотой;
– с вопросами взаимосвязи между холодным климатом и его продуктом – подземным оледенением, и основами динамического равновесия
между ними;
– с пространственно-временными закономерностями, современными и прошлыми.
– с методами реконструкции и прогнозирования развития криосферы Земли в разных физико-географических условиях и под влиянием
климатических циклов разного периода.
Задачи: получение студентами новых знаний
– о причинной связи между климатом и криолитозоной Земли, в силу которой изменение климата неизбежно влечет за собой изменение ее
характера.
– по теории формирования температурного поля горных пород под влиянием теплообмена между горными породами и атмосферой.
Теплофизическая роль ландшафта в преобразовании климата и формировании микроклимата.
– о цикличности колебаний климата, длине периодов колебания. Понятие об атмосферно-циркуляционных эпохах.
– о влиянии колебаний климата на криолитозону, глубине проникновения колебаний температуры воздуха в горные породы в зависимости
от длины периода и амплитуды колебаний.
– о динамике криолитозоны под влиянием длиннопериодных макроциклов колебания климата в плейстоцене-голоцене (тысячи и десятки
тысяч лет) и под влиянием короткопериодных современных циклов (сотни и десятки лет). Длительность перестройки системы.
– о методах реконструкции плейстоцен-голоценовой динамики температурного поля вечномерзлых пород и прогнозирования развития
криолитозоны при разных сценариях изменения климата.
Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина ««Эволюция криолитозоны при различных
климатических
ситуациях» входит в вариативную часть
профессиональной подготовки специалистов в области географии и входит в модуль «Экологическая и прикладная криолитология и
гляциология». Дисциплина преподается в 8-ом семестре 4 курса.
В данном курсе изучаются теоретические проблемы, касающиеся криолитозоны Земли, ее возникновения и существования как
продукта устойчиво холодного климата. Рассматриваются причинные связи между климатом и криолитозоной Земли, в силу которых
изменение климата неизбежно влечет за собой изменение ее характера. Прививается умение реконструировать состояние криолитозоны в
прошлом и прогнозировать дальнейшее развитие криолитозоны с использованием современных моделей глобального изменения климата
Курс тесно взаимосвязан с базовыми землеведческими дисциплинами. Поэтому для усвоения данной дисциплины необходимо владеть
1
базовыми компетенциями, основанными на знании общих основ географии, математики и физики. Изучение курса базируется на
предварительном усвоении студентами материала основных отраслевых физико-географических дисциплин: общего землеведения,
геоморфологии, эволюционной географии, метеорологии и климатологии, биогеографии, гидрологии, географии почв, ландшафтоведения.
В результате освоения дисциплины студент должен
знать:
– причины динамики климата в естественном ходе и под влиянием антропогенных факторов;
– законы распространения колебаний температуры воздуха в горные породы и формирование температурного поля грунтов;
– влияние циклических колебаний температуры воздуха разного периода на мощность криолитозоны и ее динамику;
– реакцию мерзлых пород на изменение климата в зависимости от конкретных региональных и ландшафтных условий.
уметь:
– оценить направленность изменения температурного поля мерзлых грунтов (деградация или аградация мерзлоты) при изменении климата;
– оценить изменение температурного поля мерзлых грунтов в ходе изменения температуры воздуха в процессе длинно- и короткопериодных
колебаний климата;
– оценить вклад антропогенного влияния на глобальное изменение климата и, соответственно, на температуру и мощность вечной мерзлоты
на территории Российского Севера;
– прогнозировать дальнейшее развитие криолитозоны с использованием современных моделей глобального изменения климата.
владеть:
– анализом сопоставления пространственных и временных изменений характера криолитозоны под влиянием зональных и региональных
природных факторов;
– практическими навыками работы с мерзлыми грунтами и подземными льдами (в полевых и лабораторных условиях).
Содержание
Введение. Проблема современного глобального изменения климата – одна из важных актуальных проблем современности.
Колебательное развитие климата на протяжении всей истории Земли как основа и фон современных изменений климата. Пространственновременная динамика криосферы Земли как отражение циклического глобального изменения климата. Особая актуальность проблемы для
России, поскольку около 70% ее территории, где протекает основная хозяйственная деятельность страны, занято вечной мерзлотой. Обзор
истоков и научных достижений в этой области.
Тема 1. Криолитозона – продукт климата. Теплообмен между горными породами и атмосферой. Годовой тепловой баланс поверхности
грунтов, его структура в разных климатических и ландшафтных условиях. Связь температурного поля горных пород с климатом и тепловым
балансом. Пространственные закономерности температурного поля горных пород, как отражение изменения структуры теплового баланса
поверхности.
Тема 2. Формирование температурного поля мерзлых грунтов. Проявление изменений климата в температурном разрезе мерзлой
толщи. Глубина проникновения колебаний температуры воздуха в горные породы. Прямая зависимость глубины проникновения колебаний
от длины периода (Т) и амплитуды (А0) колебаний. Инерция в изменении температурного поля. Стационарное и нестационарное
2
температурное поле. Время, необходимое для установления стационарного поля при изменении климата. Представления о гелиотермозоне
Земли.
Тема 3. Представления о динамике климата в плейстоцене-голоцене и его причинах, цикличность колебаний, периоды колебаний
климата. Современные исследования об устойчивой цикличности во временном ходе климата. Глобальный колебательный климатический
ход, в рамках которого длиннопериодные макроциклы (тысячи и десятки тысяч лет) осложнены короткопериодными (сотни и десятки лет)
циклами колебаний. Колебательный характер изменения климата – естественное свойство его развития.
Тема 4. Современные представления об антропогенном влиянии на климат и предполагаемые изменения климата в ближайшем
будущем в связи с промышленными выбросами в атмосферу «парниковых» газов. Рассмотрение существующих моделей глобального
изменения климата. Анализ проблем, возникающих из-за трудности и неопределенности учета «антропогенных» факторов
климатообразования.
Тема 5. Реакция криолитозоны на изменение климата. Проникновение колебаний температуры воздуха в горные породы. Прямая
зависимость глубины проникновения колебаний от длины периода (Т) и амплитуды колебаний температуры (А0). Изменения в
криолитозоне в связи с длиннопериодными (35-40-тысячелетними) климатическими циклами, проникающими на всю мощность
криолитозоны. Изменения в криолитозоне в связи с короткопериодными (35-40-летними) климатическими циклами.
Тема 6. Анализ плейстоцен-голоценовой динамики криолитозоны России под влиянием естественной длиннопериодной динамики
климата. Последовательное рассмотрение состояния криолитозоны в разные климатические эпохи и ее изменений от холодных эпох
оледенений к теплым эпохам межледниковий. Прогноз дальнейшего развития вечной мерзлоты в рамках длиннопериодных циклов.
Тема 7. Анализ динамики криолитозоны России под влиянием естественных короткопериодных колебаний климата. Характер
изменений криолитозоны, глубина проникновения изменений.
Тема 8. Прогноз изменения характера криолитозоны России под влиянием антропогенного изменения климата в свете неоднозначного
отношения к проблеме антропогенного влияния на глобальное изменение климата.
Тема 9. Экологические аспекты динамики климата и криолитозоны. Проблема захоронения в вечной мерзлоте радиоактивных и других
токсичных отходов. В связи с этим – прогноз изменений вечной мерзлоты в рамках длиннопериодных изменений и оценка температурной
устойчивости криолитозоны. Оценка устойчивости ландшафтов в криолитозоне под влиянием короткопериодных естественных изменений
климата и под влиянием техногенных изменений.
Тема 10. Прогноз температурной устойчивости криолитозоны.
Рекомендуемая литература
а) основная рекомендуемая литература:
1. Маслов А.Д., Осадчая Г.Г., Тумель Н.В., Шполянская Н.А. Основы геокриологии (учебное пособие). Ухта, 2005, 176 с.
2. Павлов А.В., Малкова Г.В. Современные изменения климата на севере России (Альбом мелкомасштабных карт). Новосибирск, ГЕО,
2005. 53 с.
3. Шполянская Н.А. Климатические ритмы и динамика криолитозоны (анализ эволюции в прошлом и прогноз изменения в будущем) //
Криосфера Земли, 2001. Т.V, №1. С. 3-14.
3
4. Шполянская Н.А. Глобальные изменения климата и эволюция криолитозоны (учебное пособие). М.: Географический факультет МГУ,
2008, 130 с.
5. Шполянская Н.А. Вечная мерзлота и глобальные изменения климата (в серии «Науки о Земле»). М.– Ижевск: АНО «Ижевский
институт компьютерных исследований», 2010, 199 с.
6. Шполянская Н.А., Зотова Л.И. Освоение севера – как сохранить равновесие в природе? //«Экология и Жизнь», 2010, № 11, с. 66–73.
б) дополнительная литература:
1. Будыко М.И. Климат конца ХХ века //Метеорология и гидрология,1988, N10.с 5-15.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
Сайт кафедры криолитологии и гляциологии: http://www.geogr.msu.ru/cafedra/crio/uchd/plan/
Сайт Европейского агентства по охране окружающей среды http://www.epa.gov/epahome/places.htm
В. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
Сайт кафедры криолитологии и гляциологии http://www.geogr.msu.ru/cafedra/crio/uchd/plan/
Сайт Европейского агентства по охране окружающей среды http://www.epa.gov/epahome/places.htm
4